La Universidad de Delaware (UDEL) ha instalado un sistema XJet Carmel 1400 AM, de impresión cerámica en 3D, para desarrollar una innovadora tecnología de antena denominada ‘Direccionamiento de haces pasivos’ destinada entre otras aplicaciones a la red 5G.
Dicho sistema, que utiliza la tecnología de inyección de nanopartículas NanoParticle Jetting (NPJ), aborda un problema crucial en el despliegue de la red 5G. En comparación con las redes 4G/3G, las señales 5G envían los datos 10-20 veces más rápido, aunque son más sensibles a objetos e interferencias, lo que obliga a aumentar enormemente el número de antenas para superar el problema. La tecnología de antenas actual es simplemente demasiado cara para facilitar el escalado satisfactorio de la infraestructura que necesita la red 5G.
Según Mark Mirotznik, profesor de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Delaware, su equipo de investigación ha desarrollado un software especial y los algoritmos que permiten diseñar antenas 5G pequeñas, ligeras y rentables. El problema al que se enfrentaba la universidad era que, aparentemente, no existía ningún proceso de fabricación para producir las lentes con la compleja estructura, canales pequeños y propiedades materiales necesarios. La universidad descubrió entonces a XJet.
“Descubrir la tecnología de inyección de nanopartículas fue una auténtica revelación para nosotros. De un plumazo, resolvía nuestra frustración anterior con respecto a conseguir las características materiales combinadas con las propiedades geométricas esenciales para nuestra solución. El NPJ es el único proceso capaz de producir las paredes internas de cada canal con la precisión y homogeneidad necesarias para mantener la dirección de las ondas, pero en cerámica. La cerámica de XJet es isotrópica, con una densidad de la cerámica del 100 % y posee la constante dieléctrica correcta que no ‘absorbe’ ni debilita la señal. La más mínima variación en la tolerancia podía hacer literalmente que la señal se desviara al lugar equivocado, y no nos lo podíamos permitir”, afirma Mirotznik.
Otras investigaciones
Las investigaciones realizadas en la Universidad Estatal de Youngstown (YSU) utilizando el sistema XJet Carmel 1400 (propiedad de Youngstown Business Incubator y operado por la universidad) respaldan aún más los resultados de la Universidad de Delaware con respecto a la densidad, propiedades isotrópicas, constante dieléctrica y uso de la tecnología XJet para el desarrollo de dispositivos como las antenas 5G.
“Llevamos a cabo nuestra investigación para determinar la naturaleza y las propiedades del circonio impreso con XJet y nos sugirió que la estructura del cristal de las impresiones era prácticamente uniforme; la constante dieléctrica es elevada al tiempo que la tangente perdida es baja y ambas presentan un valor similar al que se espera del cristal no impreso. Esta constante dieléctrica elevada con baja pérdida abre las puertas al potencial de la impresión 3D de distintos dispositivos de microondas como antenas, lentes y filtros. Se probaron dos antenas de resonador dieléctrico simples con el material que demostraron que las propiedades medidas del material pueden de hecho utilizarse para el diseño preciso de esos dispositivos con herramientas de simulación electromagnéticas”, explica el Profesor Eric MacDonald, de la Cátedra Friedman de Producción, YSU.
“La aplicación de la tecnología de inyección de nanopartículas a las antenas que ha llevado a cabo la Universidad de Delaware es verdaderamente innovadora. Esperamos que el 5G suponga toda una revolución para la tecnología inalámbrica y, con ello, la conectividad aplicada a cualquier ámbito, desde vehículos autónomos y ciudades inteligentes hasta la cirugía a distancia, la realidad virtual del streaming en directo y la posibilidad de un ‘Internet de las cosas’ sin límites”, apunta Hanan Gothait, CEO de XJet.
“Evidentemente, para lograrlo, la tecnología debe ser extremadamente fiable, y creemos que la NPJ está perfectamente posicionada para ello. Será preciso fabricar millones de antenas 5G para desplegar una perfecta red 5G global, y millones es precisamente el tipo de productividad para el que ha sido diseñado este sistema”, concluye Gothait.
